Advanced

Retinal glial cells cultured on nanowire arrays

Mothander, Karolina LU (2017) FYSM30 20162
Department of Physics
Solid State Physics
Abstract
Semiconductor nanowires have in recent years gained attention in life science and are used for many different biological applications. The effect nanowires have on cells are still not well understood, however, there is an increasing number of studies investigating these interactions.
Gallium phosphide (GaP) substrates were patterned using electron beam lithography (EBL) to create a pattern of alternating 100 μm wide bands of nanowires and 100 μm flat areas. The nanowires were subsequently grown using metal organic vapor phase epitaxy. Retinal glial cells were, in parallel, cultured on randomly distributed arrays of GaP nanowires, to study how the nanowires affect the behaviour of the glial cells. We monitored the glial cells with the help... (More)
Semiconductor nanowires have in recent years gained attention in life science and are used for many different biological applications. The effect nanowires have on cells are still not well understood, however, there is an increasing number of studies investigating these interactions.
Gallium phosphide (GaP) substrates were patterned using electron beam lithography (EBL) to create a pattern of alternating 100 μm wide bands of nanowires and 100 μm flat areas. The nanowires were subsequently grown using metal organic vapor phase epitaxy. Retinal glial cells were, in parallel, cultured on randomly distributed arrays of GaP nanowires, to study how the nanowires affect the behaviour of the glial cells. We monitored the glial cells with the help of a phase holographic microscope, a microscope which creates time-lapse images of the cells, without the need to label them. The study seems to indicate that the motility of the cells is reduced by the nanowires and that the proliferation rate is unaffected, compared to flat GaP controls. Further cell cultures have to be monitored in order to confirm these results. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
En nanotråd är en struktur som har en diameter mellan 10 och 100nm, och en längd av några mikrometer. Nanotrådar kan vara gjorda av olika material, där halvledarmaterial av olika typer är väldigt vanligt. Halvledarnanotrådar används i forskning för att ta fram framtida solceller, LEDs och används även inom biologiska applikationer. Nanotrådar passar väldigt bra för att interagera med celler på grund av nanotrådarnas storlek, vilket är ungefär en tusendel av diametern på en cell. Däremot är nanotrådarnas påverkan på celler ännu inte helt känd. Det har bland annat visats att celldelning och cellrörelser kan minska på nanotrådsytor.

Gliaceller är en typ av cell som finns i centrala och perifera nervsystemet. De fungerar som support och... (More)
En nanotråd är en struktur som har en diameter mellan 10 och 100nm, och en längd av några mikrometer. Nanotrådar kan vara gjorda av olika material, där halvledarmaterial av olika typer är väldigt vanligt. Halvledarnanotrådar används i forskning för att ta fram framtida solceller, LEDs och används även inom biologiska applikationer. Nanotrådar passar väldigt bra för att interagera med celler på grund av nanotrådarnas storlek, vilket är ungefär en tusendel av diametern på en cell. Däremot är nanotrådarnas påverkan på celler ännu inte helt känd. Det har bland annat visats att celldelning och cellrörelser kan minska på nanotrådsytor.

Gliaceller är en typ av cell som finns i centrala och perifera nervsystemet. De fungerar som support och stöd till neuroner, och är livsviktiga för deras överlevnad. Om det uppstår en skada på nervsystemet, kommer gliacellerna att reagera och börja dela sig för att täcka upp det skadade området, och de kommer bilda ett så kallat gliaärr. Den här typen av gliaärr bildas även om ett implantat placeras i hjärnan eller intill näthinnan, vilket kan leda till att implantatet slutar att fungera. På grund av detta är det intressant att hitta sätt att kontrollera gliacellernas reaktivitet. Ett sätt kan vara att använda nanotrådar. När gliaceller och nervceller från näthinnan odlades på ett substrat med områden med och utan nanotrådar, visade det sig att gliacellerna föredrog områden utan nanotrådar medan nervcellerna föredrog områden med nanotrådar. I det här projektet har vi undersökt varför gliacellerna föredrog områden utan nanotrådar.

För att kunna undersöka detta, tog vi fram en ren gliacellskultur från näthinnan, och odlade dessa celler på ett substrat med en slumpmässig fördelning av nanotrådar. Ett omväxlande mönster med nanotrådar och platta områden togs även fram parallellt med cellodlingen, med hjälp av elektronstrålelitografi. Eftersom detta skedde parallellt, odlades celler endast på slumpmässigt fördelade nanotrådar. För att undersöka hur cellerna betedde sig på nanotrådarna så användes ett fasholografiskt mikroskop. Detta mikroskop kan ta bilder på cellerna med jämna mellanrum för att skapa en time-lapse av cellerna.

Vi såg att rörelsen hos gliacellerna minskades av nanotrådarna, men att det fanns något som såg ut som två populationer av celler, där en rörde sig mer än den andra. Celldelningen, däremot, verkade oförändrad av nanotrådarna. Dessa resultat är endast preliminära, eftersom väldigt få cellkulturer odlades på nanotrådarna. Mer forskning på området kommer troligen leda till en förbättring av nuvarande nervimplantant, såsom hjärnimplantat för Parkinson’s sjukdom eller näthinneimplantat för att återfå syn. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Mothander, Karolina LU
supervisor
organization
course
FYSM30 20162
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Electron beam lithography, nanowires, retina, glial cells, primary culture, phase holographic microscope
language
English
id
8929173
date added to LUP
2017-12-22 12:55:48
date last changed
2017-12-22 12:55:48
@misc{8929173,
  abstract     = {Semiconductor nanowires have in recent years gained attention in life science and are used for many different biological applications. The effect nanowires have on cells are still not well understood, however, there is an increasing number of studies investigating these interactions.
Gallium phosphide (GaP) substrates were patterned using electron beam lithography (EBL) to create a pattern of alternating 100 μm wide bands of nanowires and 100 μm flat areas. The nanowires were subsequently grown using metal organic vapor phase epitaxy. Retinal glial cells were, in parallel, cultured on randomly distributed arrays of GaP nanowires, to study how the nanowires affect the behaviour of the glial cells. We monitored the glial cells with the help of a phase holographic microscope, a microscope which creates time-lapse images of the cells, without the need to label them. The study seems to indicate that the motility of the cells is reduced by the nanowires and that the proliferation rate is unaffected, compared to flat GaP controls. Further cell cultures have to be monitored in order to confirm these results.},
  author       = {Mothander, Karolina},
  keyword      = {Electron beam lithography,nanowires,retina,glial cells,primary culture,phase holographic microscope},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Retinal glial cells cultured on nanowire arrays},
  year         = {2017},
}